1.2 地球物理场
1.2.1 地球的演化
地球从诞生到今天已有46亿年，有其自身的演化过程。 地球的幼年时代，表面没有山脉、海洋，这个时期持续 了约十亿年。地质学家把地球的这次脱气称为第一次脱气。 由于地球温度升高，致使物质发生熔化，熔化后的物质 呈液态，易于对流。随后，地幔和地壳分化，以镁铁为主的 硅酸盐构成地幔，以铝铁为主的硅酸盐构成地壳。 当地幔获得足够的热量后，开始发生对流。初始的海底 扩张使散热作用加速，地幔固结了，但外核仍为液态。外核 的对流是产生现今地球磁场的原因。
采矿地球物理理论与技术
第一章 地球物理学简介
一 、地球物理学简介
1.1 地球科学与地球物理学
地球物理学，是一门以地球为研究对象的应用物理学。其中，对 固体地球的研究，在本世纪六十年代以来，获得极大发展。它已 成为地学，即地球科学的重要组成部分，并且渗透到地学中的许 多分支。 采矿地球物理学是采矿科学中的一个新的分支，是利用岩体中自 然的或人工激发的物理场来监测岩体的动态变化和揭露已有的地 质构造的一门学科。采矿地球物理学的最大特点是在更深层次上 认识地下岩层的特点及运动规律。
在洋－陆俯冲的情况下，洋壳板块沿着海沟带往大陆板 块下部俯冲，并一直下插到地幔深度。在俯冲板块的不同部 位，应力分布的状态是不相同的：俯冲板块的后缘处于相对 拉张的构造环境，中、前部则受到强烈的挤压。在这种情况 中，前部则受到强烈的挤压。在这种情况下全部三种震源深 度的地震都有可能发生（图2-1b）。
由于断层在孕育过程中积累了大量能量，一旦断层发生 整体断裂和滑移，被积累的能量就因为断层的运动和变形而 迅速释放，从而导致地震。
但后来的研究发现，地震并非在整个断层的所有段落上 都是同时发生的。因此有人提出了断层闭锁段的概念 ，认
一 、地球物理学简介
1.2.2 地震
地震是地球内部具有能量的最直接的证据。地球内部能 量于瞬间释放时引起的地球快速颤动，从而引发大小不等 、形式多样的地震活动。
按照震源深度h的不同，地震可以分为： ➢ 浅源地震(h<70km)， ➢ 中源地震(70km<h<300km) ➢ 深源地震(h>300km)。
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成绩评估
❖考核方法：平时成绩30％，期中成绩20%， 考试成绩50％
❖平时成绩：课堂出勤＋课后（课堂）作业 ❖期中成绩：专题论文 ❖考核方式：闭卷
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 十一章 十二章 十三章 十四章
地球物理学简介 煤岩弹性动力学 受载煤岩体冲击破坏机理 矿山开采诱发震动及其机理 矿震震动波传播衰减规律 矿山开采诱发矿震的活动规律 矿震与冲击的监测预警 煤岩变形破裂的声发射 煤岩变形破裂的声波探测技术 煤岩变形破裂的电磁辐射 煤岩力电耦合及动力灾害监测预警 煤岩变形破裂的红外温度场 煤岩变形破裂的地电变化 开采引起的重力场
岩石圈板块的运动有两种类型 ： ➢ 一种是陆－陆碰撞，即碰撞发生于两个大陆板块之间； ➢ 一种是洋－陆俯冲，即在大陆板块和大洋板块之间进行。
一 、地球物理学简介
1.2.2 地震
在陆－陆碰撞的情况下，地震主要沿着碰撞板块的结合 带边缘分布，发生于碰撞形成的断层带内（图2-1a）。由此 引发的地震多数为浅源地震，也可有少量的中源地震发生。
采矿地球物理学
地震学 地球动力
图1 地球物理学的形成和发展示意图
岩石物理学
(地球物理学、地质学、 地球化学等共生学科)
一 、地球物理学简介
1.1 地球科学与地球物理学
20世纪30年代，由于成功地把地球物理学方法用于矿产资源 勘探当中，使它得以迅猛发展。现在，地球物理学已经成为国 内、外研究进展十分迅速的学科之一。 地球物理学发展的总趋势有两种：一是多学科的综合，二是 科学的国际合作。 第1个国际间的协作计划是l957~1958年的地球物理年。 60年代初，近50个国家参加了上地幔计划，建立了“板块大 地构造假说”。 1974~1979年，国际地球动力学计划。 1980~2000年，国际岩石圈计划。
一 、地球物理学简介
表1 地球科学的学科与地球物理学
地球物理学的研究范围涉及从地球最深部的地核到大气 圈的边界。它是由众多基础科学组成。图1为地球物理学的形 成和发展示意图。
地球物 理学
地震学
重力学
地热学
大地测 量学
大地构 造物理
学
地球 动力
学
一 、地球物理学简介
1.1 地球科学与地球物理学
天文学
(地球作为星体)
物 理 学 (应用)
地质学
(地球内部作为深 部地质学)
地球
空间物理学 大气物理学 固体地球物理学
大地测量学 海洋物理学
行星物理学
(地球物理学、天文 学等共生学科)
重力学 地球起源 勘探地球物理学 地磁学 地球年龄 普通地球物理学 地电学 地球自转
地热学 地球形状
一 、地球物理学简介
1.1 地球科学与地球物理学
➢地球物理学的研究方向，从总体上说，不是朝着对个别事件 和单学科的观测与研究发展，而是朝着全球性多学科的综合探 测与研究发展； ➢人类认识自然现象不受国界限制； ➢各国间的资料相互利用； ➢按照统一规划和统一的工作方法进行工作。
一 、地球物理学简介
一 、地球物理学简介
1.2.2 地震
图2-1a 陆-陆碰撞
一 、地球物理学简介
1.2.2 地震
图2-1 b 洋-陆碰撞
一 、地球物理学简介
1.2.2 地震
此外，无论是陆－陆碰撞还是洋－陆俯冲，在陆壳内部 都会因为构造应力的局部集中而产生板内地震，这类地震为 浅源型。
由断层活动诱发地震发生的具体过程可以用断层的弹性 模型来解释。
一 、地球物理学简介
地球内部的气体，在高温高压的作用下，被挤压到上层 有空隙或是密度小的地方，从地壳的裂隙处喷出，这就是地 球的二次脱气。 原始大气圈的成分与现代大气圈不同，其主要成分是水 蒸汽与含有强还原的化合物如氢、甲烷和氨。大气圈上部水 蒸汽的分解所产生的氧不足以形成今天的富氧大气圈，现在 的富氧大气圈是植物的光合作用造成的。 水圈也有它自己的形成和演化过程。从原始的淡海水变 成今天的咸海水，有一个逐渐的咸化过程。